土星周围有美丽壮观的“光环”,组成环的颗粒是大小不等、线度从1 μm到
10 m的岩石、尘埃,类似于卫星,它们与土星中心的距离从7.3×
104 km延伸到1.4×
105 km.已知环的外缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为14 h,引力常量为6.67×10
-11 N·m
2/kg
2,则土星的质量约为(估算时不考虑环中颗粒间的相互作用)( )
A.9.0×1015 kg B.6.4×1017 kg C.9.0×1023 kg D.6.4×1026 kg
解析:由万有引力提供向心力,有
,注意到题中告诉的是环的外缘颗粒做圆周运动的周期T=14×3 600 s=5.04×10
4 s,对应取R=1.4×
108 m,将数据代入可解得土星的质量约为6.4×
1026 kg.
答案:D